刘汉顺
摘 要：电力变压器线圈结构种类比较多，主要分为低压线圈、高压线圈和调压线圈三种，它们在保障变压器使用安全的过程中扮演着重要的角色。电力变压器线圈质量对于变压器的运行安全性影响比较大，在变压器线圈机械强度检查活动中，技术人员应该检查线圈使之处于绕紧缠绕牢固的状态，并且对线圈的机械强度进行检验，确保其能够经久耐磨，并在用电高峰期时线圈结构处的电压处于较高状态下线圈不会出现失稳现象。文章从电力变压器线圈结构安全保障的角度进行分析，提出几点有利于提升电力变压器运行安全性的可行性措施。
关键词：变压器；线圈结构；机械强度；电力系统
电力变压器的线圈结构应该采用紧密缠绕的方式进行设计，并且不同结构的线圈采用不同的绕组方式。变压器不同绕组的线圈其径向力和轴向力之间应该满足一定的数值要求，达到径向力和轴向力的对应平衡。并且，为了确保电力变压器线圈结构的使用安全，技术人员应该对线圈结构的机械强度进行精准控制。从输入时间及压紧应力进行分析，技术人员应该认真做好短路电流的计算工作，根据电力变压器线圈短路电流的大小计算线圈的弹性系数。重点对变压器线圈的阻尼因数进行认真计算，防止线圈在电流过大的情况下出现不规则。计算上下铁圈结构夹件力的大小，保证其符合一定机械强度下的耐磨性能所需。
1 电力变压器线圈结构分析
1.1 电力变压器调压线圈结构设计
在变压器调压线圈设计方式中，一般有两种层式结构类型，主要分为单匝模型设计方法和双饼模型两种。
双饼模型设计活动中，技术人员应该考虑阻性参数对于铁芯结构的影响，一般来说，支路铁心电感应具有较强的阻抗矩阵效果，如果铁芯结构的设计不够合理，支路空气电感应效果不强。在变压器的集合结构参数线圈的结构和形式设计活动中，技术人员还应该考虑到阻性参数对于变压器线圈结构的具体影响。将焦耳损耗和电解质损耗降低到最低水平。技术人员应该注意处理好铁芯半径与绕组内外半径之间的参数对应关系，总线匝数和饼间垫块数以及垫块宽度，都是影响电力变压器强度的关键参数。浸油绝缘材料相对介电常数应该控制为油、绝缘纸、垫块2.2/2.6/4.5的比例为宜。其油道高度控制在4.6mm-9.9mm之间。
1.2 变压器线圈匝数和内外径问题
采用合适的线圈结构设计方式，有利于保证变压器线盒内部导向体处于绝缘状态。其中，低压线圈的额定电压为10.5kV时，变压器线圈匝数为131圈为宜。其高度不应该低于1.08米，线圈内径应该控制在小于0.28米的水平，并且确保外径不大于0.344米。
电力变压器的线圈结构需要符合变压器通用标准的需要，并且需要技术人员重点做好绝缘设计工作。认真检查线圈的出厂合格证书，对于线圈表面有磨损的地方，一定要对其作出返厂退货和调换合格线圈的处理。电力无小事，安全靠检查，技术人员在线圈结构安装活动中，应该严格按照变压器规格参数标准进行质量管理。低压线圈的额定电压为110kV时，变压器线圈匝数为792圈为宜。其高度不应该低于1.075米，线圈内径应该控制在小于0.381米的水平，并且确保外径不大于0.4505米。低压线圈的额定电压为110kV时，变压器线圈匝数为160圈为宜。其高度不应该低于0.792米，线圈内径应该控制在小于0.4845米的水平，并且确保外径不大于0.4955米。我们从读入变压器结构数据进行分析，对电力变压器线圈结构进行数据检查和前处理，并且自动化分电路单元和建立等值电路。对于电力变压器线圈的物理性能应该认真把握，采用读入计算功能开关ITEM的方式，对电容开关和电容参数进行读入计算。电力变压器线圈结构一般为层式结构，我们采用仿真设计与计算流程优化的方式，对电力变压器的结构稳定性进行保障。
2 电力变压器线圈结构中的绝缘隔板设计
2.1 内部线圈结构油隙的绝缘因子保护
在高压电力变压器绝缘结构设计活动中，技术人员应该采用隔板效果进行变压器内部结构的绝缘设计。采用油隙分离的隔板结构设计，能够显著提高变压器内部线圈结构油隙的绝缘因子，对变压箱内部的结构进行完整保护，从而提高油隙的击穿场强阻止杂质形成桥络。
此种变压器内部线圈结构设计的要点，是要防止高场强区固体绝缘损伤及整体绝缘结构的油隙击穿后果。在设计参数控制活动中，应该显著控制油隙宽度，根据电场分析掌握油隙的电场分布，从而实现优化变压器线圈绝缘结构设计的目的。在电力变压器绝缘覆盖的效果分析中，技术人员应该对绝缘层的质量进行保证，从而缓和电极端部电场的高压压力，不仅能够保护电极表面的弱点，还能够实现防止杂质桥络粘结的目的。在电力变压器设计参数控制活动中，技术人员应该严格控制其覆盖厚度。阻止电力变压器沿表面放电，并且要防止其沿固体绝缘表面的放电，防止电力变压器线圈内部油隙结构发生击穿现象，增强绝缘体的覆盖厚度，从绝缘结构上具有保证可靠性的措施。
2.2 电力变压器自动绕线绝缘结构设计
在变压器线圈结构保障上，对隔板的厚度进行严格把握，当线圈产生闪划时，隔板厚度保证变压器设备不会产生贯穿性的击穿伤害。在隔板位置处对散热的允许最大值进行设计，并且要确保隔板尽量靠近高场强电极的位置。电力隔板一般为角状结构或者环形形状，并且要保证变压器内的隔板尽量与电厂的等位线位置相一致。我们以导线尺寸和线圈高度具体设置标准进行分析，安装隔板在变压器内部，应该对变压器导线尺寸进行合理化控制。
使用自动绕线技术和直流换流变压器制造技术，可以减小变压器的体积，提高其供电的频率和负荷功率，同时，可以缩减变压器的制造周期和成本。以每层30匝线圈为例，裸导线：1.12（宽）X4.75（长），包导线：1.45（宽）X5.02（长），此时的线圈高度应该控制在800mm左右，线圈内外半径为113/124mm左右，此时的铁芯直径应该不小于215mm。采用变压器的几何结构设计方法，对变压器线圈结构参数进行优化，从而设计出更加合理的线圈的结构和形式。
3 电力变压器线圈机械强度分析
3.1 电力变压器线圈强度问题
我们常用的高压线圈其匝数圈最多，需要在额定电压下进行线圈结构的密集紧实处理，才能够保证变压器线圈盒内部的线道处于紧实状态，不会出现线圈外露的现象。低压绕组组的电力变压器线圈结构，其径向力应该保证不低于20.56MN的水平，轴向力不低于4.26MN。高压绕组组的电力变压器线圈结构，其径向力应该保证不低于114.34MN的水平，轴向力不低于10.08MN。调压绕组组的电力变压器线圈结构，其径向力应该保证不低于125.95MN的水平，轴向力不低于3.01MN.服务于日常生活用电和工业生产用电的变压器，其规格参数应该符合国内关于变压器线圈规格的相关要求。在额定电压下，线圈的匝数和高度不同，技术人员应该满足线圈的机械强度中内径与外径粗度符合额定电压变压器的使用需要高压线圈的安匝设计，主要考虑线圈缠绕的方式是否合理，以及在有限的高压线盒中不会出现漏电现象。
使用高智能化的电力电子敏感变压器，可以显著提高电网的运行稳定性，同时提升电力变压器机械强度。在变压器额定容量不变的情况下，采用多种类型的连接的方式，确保高压额定电压和低压额定电压标准下，变压器线圈结构时刻处于稳定状态。
3.2 变压器线圈导纳矩阵机械强度保障
在变压器双饼模型结构设计与分析过程中，技术人员应该从节点电容进行分析和计算，保证变压器线圈结构在导纳矩阵中具有一定的矩阵阻抗效果。采用绝缘材料作为变压器内部的支撑原料，能够显著提高电力变压器线圈的安全性。控制变压器线圈绕线机的转速，目的在于提升电力变压器内部线圈的密实程度。
根据不同的线圈形式选择不同的转速，确保电力变压器内部线圈在交错缠绕的过程中不出现凸起。单根圆导线绕制的圆筒式线圈，线圈绕线机的转速应该控制在150-500r/min。两根圆导线绕制的圆筒式线圈，线圈绕线机的转速应该控制在50-300r/min。一根到两根圆导线绕制的线圈，并且线圈的形式为非圆筒式造型，技术人把线圈绕线机的转速应该控制在15-70r/min。而多根圆导线在并联绕制的圆筒式线圈中，为了保证大于两根的多根线圈或者特大型线圈的绕紧质量，此时的绕线机的转速应该控制在3.5-14r/min。在变压器安装领域中，磁芯气隙对于线圈损耗影响很大，原副边线线圈较差换位对于线圈损耗也有影响。显著提升电力变压器线圈的机械强度，适度减小磁性气隙对于线圈的损耗影响。因此，我国应该继续推行变压器行业的技术革新，应该朝着质量更轻、效能更高、密度更大的方向发展。技术人员应该重点对变压器片式化技术进行研究，大力研发出成套的、具有完全自主知识产权的、自动化程度较高的卷铁芯生产设备，实现高效率的变压器内部芯材的剪切和卷制，实现变电器产品一次成型铸造技术和退火设备的配套。
4 国内代表性型号的变压器绝缘线圈产品质量分析
4.1 SCL、SCB8的代表性变压器绝缘线圈产品
国内型号SCL的代表性变压器绝缘线圈产品，其导电材料为铝线或者铝箔制成，绝缘线圈的包封厚度为厚绝缘的机械强度类型。在电力变压器线圈位置紧密缠绕时，采用卧式的成型方式，由上向下进行浇注能够提升线圈的成型效果。
在填料混合时间把握方面，技术人员应该采用浇筑树脂绝缘材料之前进行混合的方式，提升变压器线圈的绝缘效果。同时，电力变压器的机箱内部还可以填充一定质量的石英粉末，并且采用环氧树脂包封绝缘的设计方法，提升电力线圈部分的机械耐磨程度。型号为SCB8的代表性变压器绝缘线圈产品，其导电材料为铜线制成，绝缘线圈的包封厚度为薄绝缘的机械强度类型。在电力变压器线圈位置紧密缠绕时，采用立式的成型方式，由上向下进行缓慢浇筑，确保浇筑的绝缘物质漫过变压箱，能够提升线圈绝缘体的成型效果。在填料混合时间把握方面，技术人员应该采用浇筑树脂绝缘料同时进行混合的方式，提升变压器线圈的绝缘效果。同时，电力变压器的机箱内部还可以填充一定质量的短玻璃丝毡，并且采用环氧树脂包封绝缘的设计方法，提升电力线圈部分的机械耐磨程度。我们以SCB10变压器的机械强度进行分析，其空载损耗比较小，在市场运用中具有较强的现实价值。其中，SCB10电子变压器的容量为800kVA，重量为2100KG，外壳尺寸L X B XH/立方毫米分别为L：1800，B：1400，和H：2200的水平标准。
4.2 SCB10的代表性变压器绝缘线圈产品
SCB10变压器长圆面积为2.52平方米，圆形面积为2.80平方米，面积差为0.1.%，在电力变压器线圈性能保障活动中，技术人员应该显著缩小变压器的面积差，从而有效提高变压器的机械强度。阻抗电压小于5.99%，高压变电器的空载电流小于0.27%。SCB10电子变压器在高温状态下负载效果比较明显，因此，为了提升电力变压器的运转效率，采用有效的降温手段，提升变压器能源利用效率，很有必要。SCB10变压器在表面温度为120摄氏度时，其负载损耗达到了7270W，而变压器的空载损耗为1600W。型号为SC8的代表性变压器绝缘线圈产品，其导电材料为铜线制成，并且，国内常见的绝缘材料使用德国HIT的技术，对电力变压器的耐用程度进行优化保障。绝缘线圈的包封厚度为厚绝缘与薄绝缘两种方式相结合的机械强度类型。在电力变压器线圈位置紧密缠绕时，采用卧式的成型方式，由上向下进行缓慢浇筑，确保浇筑的绝缘物质漫过变压箱，能够提升线圈绝缘体的成型效果。在填料混合时间把握方面，技术人员应该采用浇筑绝缘料之前预先放到线圈中的方式，显著提升变压器线圈的绝缘效果。同时，电力变压器的机箱内部还可以填充一定质量的石英粉和短玻璃丝毡，并且采用环氧树脂包封绝缘的设计方法，提升电力线圈部分的机械耐磨程度。并且电力变压器的机械强度一般会受到导电材料较大的影响，技术人员对线圈质量进行认真检查，核查其出厂合格证书，确保电力变压器使用安全。
5 结束语
发展中国式智能电力变压器线圈系统可以切实提高电网运营和业务水平，从而实现降低供电站公司成本的目的。保障变压器运行安全，对我国社会经济水平的发展和进步有着巨大的推动作用，其建设发展过程涉及国民经济的很多方面。在我国智能电网的建设领域，推行智能化电力变压器线圈结构的安装改良和检修活动，可以很好解决输电送电故障问题，通过科学合理的管网铺设解决运输电过程中损耗的问题，确保高压线圈线路段子和低压线圈中性点段子工频正常。电力变压器内部线圈质量的高低，对于用电的安全性影响比较大。采用变压器线圈的交错布置方式，能够将气隙对于线圈的损耗降低到最小的影响状态，显著提升电力变压器线圈的机械强度，提升用电的安全性。
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